(57)【要約】 【課題】  構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲を安全にしかも工事効率良くクラッド溶接を施工する。【解決手段】  クラッド溶接方法は、Ｆｅ基合金又はＮｉ基合金から形成される溶加材を供給する溶加材供給ステップと、溶加材を供給しながら複数のパスを施工して先行するバッチとして矩形の施工部を形成する先行バッチ１１１形成ステップと、先行バッチ１１１の施工部の終端部又は始端部に重複部１０を設けながら次のバッチ１１２で矩形の施工部を繰り返し形成する次バッチ１１２形成ステップと、重複部１０の長さをクラッド溶接の層数２４，２５に応じて調整する重複部長さ調整スッテプと、を有する。【選択図】  図４
2006218507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の表面をクラッド溶接するクラッド溶接方法において、
溶加材を供給する溶加材供給ステップと、
この溶加材を供給しながら複数のパスを施工して先行するバッチとして矩形の施工部を形成する先行バッチ形成ステップと、
この先行バッチの施工部の終端部又は始端部に重複部を設けながら次のバッチとして矩形の施工部を繰り返し形成する次バッチ形成ステップと、
この重複部の長さを前記クラッド溶接の層数に応じて調整する重複部長さ調整スッテプと、
を有することを特徴とするクラッド溶接方法。
【請求項２】
前記重複部長さ調整スッテプおいて、２以上の整数をｎとして、クラッド溶接の層数がｎ層であるときは、重複部の長さは施工部長さの約（ｎ−１）／ｎであること、を特徴とする請求項１記載のクラッド溶接方法。
【請求項３】
前記クラッド溶接は、前記構造材の開先加工部に施工すること、を特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のクラッド溶接方法。
【請求項４】
前記クラッド溶接は、前記円筒状の構造物の外周面の円周に沿って施工すること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクラッド溶接方法。
【請求項５】
前記クラッド溶接は、前記円筒状の構造物の内周面の円周に沿って施工すること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のクラッド溶接方法。
【請求項６】
前記クラッド溶接は、前記構造材の割れが存在する施工面に施工すること、を特徴とする請求項１、２、４、５のいずれかに記載のクラッド溶接方法。
【請求項７】
前記クラッド溶接は、スポットの直径を１〜４ｍｍにデフォーカスしたレーザ光を用いてレーザ溶接すること、を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のクラッド溶接方法。
【請求項８】
前記クラッド溶接は、発振モードとして連続発振又はパルス発振を使用すること、を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のクラッド溶接方法。
【請求項９】
水中で放射性を有する構造物の表面をクラッド溶接するクラッド溶接装置において、
水面の上方に設置されたレーザ発振器と、
このレーザ発振器からのレーザ光を伝送する光ファイバーと、
この光ファイバーで伝送されたレーザ光を集光しデフォーカスした状態で施工部に照射する集光レンズと、
前記施工部の周辺にシールドガスを供給してガス空間を形成するシールドガス供給手段と、
このガス空間内で前記施工部をクラッド溶接するＦｅ基合金又はＮｉ基合金から形成される溶加材を供給する溶加材供給手段と、
この溶加材を供給しながら複数のパスを施工して先行するバッチとして矩形の施工部を形成しさらにこの先行バッチの施工部の終端部又は始端部に重複部を設けながら次のバッチとして矩形の施工部を繰り返し形成する移動装置と、
を有することを特徴とするクラッド溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の表面をクラッド溶接するクラッド溶接方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉炉内の構造物や機器等（以下、「構造物」という。）の溶接熱影響部の鋭敏化領域は、応力腐食割れによる割れが生じるおそれがある。従来、このような割れが発生する前に耐食性に優れた材料でクラッド溶接層を形成して予防保全を施工する場合や、万一割れが発生した場合においても開先加工により割れを除去し、開先部にクラッド溶接層を形成して補修を施工する場合がある（例えば、特許文献１〜３参照）。このようなクラッド溶接層は、母材を希釈するので、溶加材と同等レベルに耐食性を向上させるためには、クラッド溶接を多層施工することが多い。
【０００３】
このクラッド溶接を多層施工する構造物として円筒状の原子炉炉内構造物であるシュラウドを例示する。このシュラウドの曲率半径が大きいため、部分的に見れば平板と見做すことができる。この平板の構造物にクラッド溶接を多層施工する場合を説明する。
【０００４】
まず、施工長さ方向に長いビードを複数本形成し、施工範囲全体に第１層を形成する。その後、第１層と同様の方法で第２層以降の層を形成する。
【０００５】
構造物が大きいために広い施工範囲にクラッド溶接方法を適用する場合、長いビードを形成する必要がある。このため、溶接ヘッドを走査するための移動装置は大型化するという難点がある。また、１パス施工毎及び積層毎に溶接ヘッドを元の位置に戻すため、施工時間以外にも溶接ヘッドの戻しの移動時間が多くかかるという難点がある。また、構造物に設けた開先加工部にクラッド溶接の多層施工を行うときも、上述と同じ短所がある。
【０００６】
一方、再循環ラインのノズルやシュラウドも円筒状の構造物であり、全周施工を実施する場合がある。円筒状の構造物の全周にクラッド溶接を施工するときの例を説明する。まず、クラッド溶接の多層施工を実施するため、施工長さ方向に長いビードを複数本形成し、施工範囲全体に第１層を形成する。その後、第１層と同様の方法で、第２層以降の層を形成する。
【０００７】
上述のように構造物が大きく、全周施工のように広い施工範囲にクラッド溶接方法を適用するとき、１周１パスの施工を終了すると、溶接ヘッドは始端部の近くまで来ているため、次のパスはピッチ分だけ移動すればいい。
【０００８】
このため、施工時間以外にも溶接ヘッドの戻しの移動時間が多くかかるという従来の施工の空白時間を軽減し、クラッド溶接における工事効率の向上を図ることができる。
【特許文献１】特開平５−６９１３０号公報
【特許文献２】特開２００１−２６９７８２号公報
【特許文献３】特開２０００−２４６４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲にクラッド溶接を施工するとき、まず、クラッド溶接の多層施工を実施するため、施工長さ方向に長いビードを複数本形成し、施工範囲全体に第１層を形成する。その後、第１層と同様の方法で、第２層以降の層を形成する。
【００１０】
しかしながら、一般に溶接ヘッドはケーブルやチューブ等で外部と接続しており、１周するとその分だけケーブルやチューブが捩れることになる。施工範囲にもよるが、もし第１層施工だけで３０パス即ち３０周の施工が必要であるとすると、ケーブルやチューブ等は３０回捩れることになる。このため、ケーブルの切断やチューブの切断等が生じる恐れがあるという課題がある。
【００１１】
さらに、捩れを戻そうとする力がケーブルやチューブに作用するため、溶接ヘッドの動きが妨げられることになる。このため、１周即ち１パス施工毎に溶接ヘッドを元の位置に戻すことが望ましく、施工時間以外にもこのケーブルやチューブを元に戻すために多くの時間を割かなければならないという課題がある。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲を工事効率良くクラッド溶接を施工できるクラッド溶接方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、構造物の表面をクラッド溶接するクラッド溶接方法において、溶加材を供給する溶加材供給ステップと、この溶加材を供給しながら複数のパスを施工して先行するバッチとして矩形の施工部を形成する先行バッチ形成ステップと、この先行バッチの施工部の終端部又は始端部に重複部を設けながら次のバッチとして矩形の施工部を繰り返し形成する次バッチ形成ステップと、この重複部の長さを前記クラッド溶接の層数に応じて調整する重複部長さ調整スッテプと、を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明は、水中で放射性を有する構造物の表面をクラッド溶接するクラッド溶接装置において、水面の上方に設置されたレーザ発振器と、このレーザ発振器からのレーザ光を伝送する光ファイバーと、この光ファイバーで伝送されたレーザ光を集光しデフォーカスした状態で施工部に照射する集光レンズと、前記施工部の周辺にシールドガスを供給してガス空間を形成するシールドガス供給手段と、このガス空間内で前記施工部をクラッド溶接するＦｅ基合金又はＮｉ基合金から形成される溶加材を供給する溶加材供給手段と、この溶加材を供給しながら複数のパスを施工して先行するバッチとして矩形の施工部を形成しさらにこの先行バッチの施工部の終端部又は始端部に重複部を設けながら次のバッチとして矩形の施工部を繰り返し形成する移動装置と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるクラッド溶接方法及びその装置によれば、溶加材を供給しながら複数のパスを施工して先行するバッチとして矩形の施工部を形成しさらにこの先行バッチの施工部の終端部又は始端部に重複部を設けながら次のバッチとして矩形の施工部を繰り返し形成するので、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲を安全にしかも工事効率良くクラッド溶接を施工できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るクラッド溶接方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態のクラッド溶接装置を適用した箇所を示す概略縦断面図、図２は図１のクラッド溶接装置付近を拡大して示す断面図、図３は本発明の実施の形態のクラッド溶接方法の手順を示すフロー図、図４は本発明の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図である。
【００１８】
図１乃至図４に示すように、原子力圧力容器２１内には、シュラウド等の原子炉炉内構造物が設置されている。この原子炉炉内の構造物や機器等を構造物１という。この構造物１の表面に割れが発生した場合において、開先加工により割れを除去し、開先部にクラッド溶接層を形成して補修を施工するために溶接ヘッド２が配備されている。
【００１９】
このクラッド溶接の施工前後には、溶接ヘッド２の他に、図示しない検査装置、酸化膜除去装置、表面形状測定装置、クラッド溶接装置等の各種装置が必要である。これらの各種装置は、施工ヘッドとこの施工ヘッドを所定の位置に移動する移動装置３から構成される。例えば、クラッド溶接施工において、炉水を排除しない状態のまま施工するために、レーザ発振器４がオペレーションフロア２２又は屋外に設置される。このレーザ発振器４と溶接ヘッド２とは光ファイバー５で連結されている。
【００２０】
図２に示すように、このレーザ発振器４からのレーザ光６は光ファイバー５を介して溶接ヘッド２に伝送される。溶接ヘッド２内の集光レンズ７を用いてレーザ光６を集光し、デフォーカスした状態で溶接部に照射する。その際、シールドガス８を供給し、部分的に炉水を排除して気中を形成する。この空間で、溶加材としてＮｉ基高Ｃｒ合金製のフィラーワイヤ９を供給してクラッド溶接を実施する。
【００２１】
ここでは、レーザ溶接に特化して説明するが、アーク溶接やプラズマ溶接によりクラッド溶接を施工しても何ら問題はない。また、水中施工を例に取っているが、気中施工にも適用できる。
【００２２】
図３を用いて、このように構成された本実施の形態におけるクラッド溶接の手順について説明する。
【００２３】
まず、施工前検査として、ＣＣＤカメラ等を使用して溶接部を外観検査（ＶＴ）（Ｓ１）を行う。この外観検査（ＶＴ）により構造物１の表面に割れ、ひび等の欠陥がないことを確認する。この割れ、ひび等の欠陥が見付かったときは、以下の工程に進む。
【００２４】
次に、グラインダやフラップホイール等のメカニカルな工具により構造物１の表面の酸化皮膜を除去（Ｓ２）する。
【００２５】
酸化皮膜を除去（Ｓ２）した後にクラッド溶接前の表面検査として、外観検査（ＶＴ）又は渦電流探傷検査（ＥＣＴ）（Ｓ３）を行う。
【００２６】
この表面検査（Ｓ３）の後に、例えば超音波距離形等を用いて溶接前の表面形状を測定（Ｓ４）する。
【００２７】
この表面形状の測定（Ｓ４）の結果に従って、クラッド溶接を行う（Ｓ５）。このとき、コア径φ０．８ｍｍの光ファイバーで伝送した波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ光を移動装置３にて移動させながら、溶加材であるフィラーワイヤ９を供給しつつクラッド溶接２３の層が形成される。このフィラーワイヤ９は、母材である構造物１に合わせてＦｅ基合金又はＮｉ基合金を使用する。
【００２８】
図４は、１層２４，２層２５の２層を施工するクラッド溶接方法を示す。
【００２９】
まず、複数のパス、例えば６パスを施工して矩形の施工部である１層２４の一部が先行するバッチとして形成される。このとき、溶接ヘッド２を往復繰り返しながら、往復繰り返しクラッド溶接を施工することにより先行バッチ１１１が形成される。
【００３０】
次に、先行バッチ１１１の施工部である１層２４の終端部又は始端部に重複部１０の長さを調整し保持しながら、次バッチ１１２として矩形の施工部を設けることにより２層２５が形成される。２層であるので、この重複部１０の長さは施工長さ１１の略１／２とする。図中において左から右にかけて、先行バッチ１１１の施工の後で、次バッチ１１２、１１３の施工を繰り返す。こうしてクラッド溶接の重複部１０を設けることにより、どの部位をとっても１層２４、２層２５の２層が形成される。
【００３１】
このように構成された本実施の形態において、溶接ヘッド２を比較的狭い範囲で往復繰り返しながらクラッド溶接を施工することにより、先行バッチ１１１の後で次バッチ１１２が次々と形成される。このため、構造物１が大きく全周施工のように広い施工範囲を１周毎に施工する場合に比較して、溶接ヘッド２の移動距離が大幅に削減される。このため、移動装置３を小型化することができる。さらに、１パス施工毎に溶接ヘッド２を戻すという移動時間を軽減することができ、積層ごとに溶接ヘッド２を戻すという移動時間も削減することができる。
【００３２】
なお、クラッド溶接条件の一例として、レーザ出力１〜４ｋＷ、溶接速度３００〜２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ワイヤ送給速度５００〜３０００ｍｍ／ｍｉｎ、シールドガス流量３０〜１２０ｌ／ｍｉｎに設定する。次に、外観検査（ＶＴ）（Ｓ６）において、クラッド溶接不良箇所を検出した場合は、補修施工を行い、最後に表面検査（Ｓ７）を行って施工を終了する。
【００３３】
本実施の形態によれば、クラッド溶接の２層施工を実施するに際して、移動装置３を小型化しかつ溶接ヘッド２の溶接していない状態での移動時間を大幅に軽減することができる。さらに、クラッド溶接に係る全施工が１周で完了するために、溶接ヘッド２に接続したケーブルやチューブ類の捩れを軽減することができる。このため、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲であっても工事効率良くクラッド溶接を施工することができる。
【００３４】
図５は、本発明の他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図である。ここでは、１層２４，２層２５、３層２６の３層を施工するクラッド溶接方法を示す。図５は、図４のクラッド溶接方法に３層２６を追加するものあり、主に、図４と相違する箇所について説明する。
【００３５】
まず、複数のパス、例えば６パスを施工して矩形の施工部である１層２４の一部が先行バッチ１１１として形成される。
【００３６】
次に、先行バッチ１１１の施工部の終端部又は始端部に重複部１０を調整し保持しながら、次バッチ１１１として矩形の施工部が形成される。３層であるので、この重複部１０の長さは施工長さ１１の略２／３となる。図中において左から右にかけて、先行バッチ１１１の後で施工長さ１１の次バッチ１１２、１１３を繰り返し形成することにより、どの部位をとっても１層２４，２層２５、３層２６の３層が形成される。
【００３７】
本実施の形態によれば、クラッド溶接の３層施工を実施するに際して、移動装置を小型化しかつ溶接していない移動時間を大幅に軽減することができる。このため、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲であっても、安全にしかも工事効率良くクラッド溶接を施工することができる。
【００３８】
なお、先行バッチ１１１の施工部の終端部又は始端部と次バッチ１１２の施工部との重複部１０の長さを施工長さ１１の略３／４とすれば、クラッド溶接の４層施工が可能となる。また、重複部１０を施工長さ１１の略４／５とすれば、クラッド溶接の５層施工が可能となる。
【００３９】
図６は、本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図である。
【００４０】
図６に示すように、開先加工部１１に対する２層のクラッド溶接方法を示す。構造物１の施工面に割れがあったときに、この割れを除去するために機械加工した開先加工部１１に、図２に示すクラッド溶接装置を使用して２層以上のクラッド溶接を施工する場合について説明する。
【００４１】
この開先加工部１１に対するクラッド溶接施工において、図４と同様の積層方法を適用する。すなわち、開先加工部１１に対して複数のパス、例えば６パスを繰り返して、先行バッチ１１１としてクラッド溶接の矩形の施工部を形成する。この先行バッチ１１１の施工部の終端部または始端部に重複部１０を保持しながら、矩形の施工部にクラッド溶接の次バッチ１１２を形成する。クラッド溶接は２層なので、重複部１０の長さは施工長さ１１の略１／２となる。図中において左から右にかけて、クラッド溶接の次バッチ１１２の施工を繰り返すことにより、どの部位をとっても２層のクラッド溶接が施工される。
【００４２】
このように構成された本実施の形態において、溶接ヘッド２を往復繰り返しながら往復繰り返しクラッド溶接を施工することにより、先行バッチ１１１の後で次バッチ１１２、１１３が次々と形成される。
【００４３】
本実施の形態によれば、クラッド溶接の２層施工を実施するに際して、移動装置を小型化しかつ溶接していない移動時間を大幅に軽減することができる。このため、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲であっても、安全にしかも工事効率良くクラッド溶接を施工することができる。
【００４４】
なお、クラッド溶接の３層以上の施工については、図６に記載した同様のクラッド溶接方法により施工できる。
【００４５】
図７は、本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図である。
【００４６】
図７に、円筒状の構造物１の外周面に対する２層のクラッド溶接方法を示す。図２に示すクラッド溶接装置を使用して、円筒状の構造物１の外周面に対して、２層以上のクラッド溶接を施工する。クラッド溶接施工中において移動装置３（図１も参照）は、構造物である施工面１と溶接ヘッド２とが正面で向き合った状態で、溶接ヘッド２を円周に沿って移動する。この点が図２に示すクラッド溶接の施工の場合と相違するが、他の点においては、図２に示す施工方法とほぼ同一である。
【００４７】
このように構成された円筒状の構造物１の外周面施工におけるクラッド溶接方法において、図２に示す積層方法と同様の施工方法を採用する。すなわち、円筒状の構造物１の外周面に対して複数のパスを施工して矩形の施工部を先行バッチ１２３を形成する。この先行バッチ１２３の施工部の終端部又は始端部に重複部３０を設けながら、次バッチ１２４として矩形の施工部を形成する。クラッド溶接をたとえば２層施工するために、この重複部３０の長さを施工長さ３１の略１／２の長さとする。
【００４８】
このように、先行バッチとして第１バッチ１２１の後に、第２バッチ１２２の順に溶接施工し、最終バッチ１２５まで次バッチ１２４の施工を繰り返すことにより、どの部位をとっても２層施工が可能となる。
【００４９】
なお、３層以上の施工においては、上述の２層施工に係る積層方法と同様の方法によりクラッド溶接できる。
【００５０】
本実施の形態によれば、クラッド溶接の２層施工を実施するに際して、移動装置を小型化しかつ溶接していない移動時間を大幅に軽減することができる。このため、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲であっても工事効率良くクラッド溶接を施工することができる。
【００５１】
さらに、クラッド溶接に係る全施工が１周で完了するために、溶接ヘッド２に接続したケーブルやチューブ類の捩れを軽減することができる。
【００５２】
図８は本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接装置を適用した箇所を示す概略縦断面図、図９は図８のクラッド溶接装置付近を拡大して示す断面図、図１０は図８のクラッド溶接方法を示す施工図である。この実施の形態は、図１の構造物１の外周面に対するクラッド溶接に対して、構造物１の内周面にクラッド溶接するものであり、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００５３】
図８に、円筒状の構造物１の内周面に対する２層のクラッド溶接方法を示す。図２に示すクラッド溶接装置を使用して、円筒状の構造物１の内周面に対して、２層以上のクラッド溶接を施工する。
【００５４】
図９に示すように、例えば、円筒状の構造物１の横方向の内周面に溶接ヘッド２が横向きに設置される。レーザ発振器４から光ファイバー５を通して、溶接ヘッド２までレーザ光６が伝送される。集光レンズ７を用いてその光６を集光し、デフォーカスした状態で溶接部に照射する。その際、シールドガス８を供給して部分的に炉水を排除して気中を形成する。この空間で、Ｎｉ基高Ｃｒ合金製のフィラーワイヤ９を供給してクラッド溶接を実施する。
【００５５】
このように構成された円筒状の構造物１の内周面施工におけるクラッド溶接方法において、図１０に示すように、円筒状の構造物１の内周面に対して複数のパスを施工して矩形の施工部を先行バッチ１２３を形成する。この先行バッチ１２３の施工部の終端部又は始端部に重複部３０を設けながら、次バッチ１２４による矩形の施工部を形成する。クラッド溶接を２層施工するためには、この重複部３０の長さを施工長さ３１の略１／２の長さとする。
【００５６】
このように、先行バッチとして第１バッチ１２１の後に、第２バッチ１２２の順に溶接施工し、最終バッチ１２５までバッチ施工を繰り返すことにより、どの部位をとっても２層施工が可能となる。
【００５７】
なお、３層以上の施工においては、上述の２層施工に係る積層方法と同様の方法によりクラッド溶接できる。
【００５８】
このように構成された本実施の形態において、溶接ヘッドを往復繰り返しながら往復繰り返しクラッド溶接を施工することにより、先行バッチ１２３の後で次バッチ１２４が次々と形成される。
【００５９】
本実施の形態によれば、クラッド溶接の２層施工を実施するに際して、移動装置を小型化しかつ溶接していない移動時間を大幅に軽減することができる。このため、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲であっても、安全にしかも工事効率良くクラッド溶接を施工することができる。
【００６０】
図１１は、本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図である。
【００６１】
図１１に示すように、割れ１２がある施工面に対して、割れ１２を除去せずに、２層以上のクラッド溶接施工を行うものである。図２に示すクラッド溶接装置を使用して２層以上のクラッド溶接を施工する場合について説明する。
【００６２】
この割れ１２の上面に対するクラッド溶接施工において、図４と同様の積層方法を適用する。すなわち、割れ１２の上面に対して複数のパス、例えば６パスを繰り返して、先行バッチ１１１としてクラッド溶接の矩形の施工部を形成する。この先行バッチ１１１の施工部の終端部または始端部に重複部１０を調整し保持しながら、矩形の施工部にクラッド溶接の次バッチ１１２が形成される。クラッド溶接は２層なので、重複部１０の長さは施工長さ１１の略１／２となる。図中において左から右にかけて、クラッド溶接の次バッチ１１２の施工を繰り返すことにより、どの部位をとっても２層のクラッド溶接が施工される。
【００６３】
本実施の形態によれば、クラッド溶接の２層施工を実施するに際して、移動装置を小型化しかつ溶接していない移動時間を大幅に軽減することができる。このため、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲であっても、安全にしかも工事効率良くクラッド溶接を施工することができる。
【００６４】
図１２は、本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図である。
【００６５】
図１２に示すように、割れ１２がある施工面に対して、割れ１２を除去せずに、２層以上のクラッド溶接施工を行うものである。図２に示すクラッド溶接装置を使用して２層以上のクラッド溶接を施工する場合について説明する。
【００６６】
構造物１の割れ１２の存在する施工部１３に対するクラッド溶接施工において、図４と同様の積層方法を適用する。ここでは、施工部１３に存在する割れ１２のサイズや位置に応じてクラッド溶接のパスを変化させて溶接施工を行うものである。例えば、先行バッチ１１１においては、５パスを繰り返して割れ１２を被覆する。この先行バッチ１１１の施工部の終端部又は始端部に重複部１０を調整し保持しながら、矩形の施工部にクラッド溶接を５パス繰り返して次バッチ１１２を形成する。さらに、この次バッチ１１２の施工部の終端部又は始端部に重複部１０を維持しながら、矩形の施工部にクラッド溶接を４パス繰り返して次バッチ１１３を形成する。このように、割れ１２のサイズに応じてクラッド溶接のパスを変化させて溶接施工するものである。
【００６７】
本実施の形態によれば、クラッド溶接の２層施工を実施するに際して、移動装置を小型化しかつ溶接ヘッドの無作業移動時間を大幅に軽減することができる。このため、構造物が大きく全周施工のように広い施工範囲であっても、安全にしかも工事効率良くクラッド溶接を施工することができる。
【００６８】
また、レーザ光６のスポット径を制御することにより、希釈率を低くし、クラッド溶接の積層数を軽減するクラッド溶接方法について説明する。
【００６９】
クラッド溶接条件の一例として、レーザ出力１〜４ｋＷ、スポット径φ１〜４ｍｍ、溶接速度３００〜２０００ｍｍ／ｍｉｎ（５×１０−３〜３．３×１０−２ｍ／ｓ）、ワイヤ送給速度５００〜３０００ｍ／ｍｉｎ（８．３×１０−３〜５×１０−２ｍ／ｓ）、シールドガス流量３０〜１２０リットル／ｍｉｎ（５×１０−４〜２×１０−３ｍ３／ｓ）に設定する。このとき、スポット径をφ１〜４ｍｍにデフォーカスすることにより、５０％以下という低い希釈率で溶接施工が実現できる。このため、クラッド溶接の積層数を大幅に軽減することができる。仮に希釈率７０％から４０％に軽減できれば、溶接金属のＣｒ濃度を溶加材の９５％になることを考慮した場合に、クラッド溶接の積層数を９層から４層へとほぼ半減できることになる。
【００７０】
このように構成された本実施の形態において、スポット径をφ１〜４ｍｍとデフォーカスしたレーザ光を適用することにより、クラッド溶接の積層数を大幅に軽減することができる。なお、スポット径がφ１ｍｍ未満では、クラッド溶接の施工速度が遅くなり工事効率が低下する。スポット径がφ４ｍｍ超過の場合は、クラッド溶接の溶け込み量が少なくなり溶接施工する上での質が低下する。
【００７１】
また、レーザ光６の発振モードを制御することにより、溶接割れを減らし、補修溶接の回数を減らすクラッド溶接方法について説明する。
【００７２】
クラッド溶接条件の一例として、連続発振の代わりに、周波数１０〜３００Ｈｚのパルス発振を適用することにより、クラッド溶接金属中の樹脂状結晶組織が長く成長しにくくなるので、その結果として、クラッド溶接金属の凝固割れや液化割れの発生を抑制することができる。
【００７３】
このように構成された本実施の形態において、健全なクラッド溶接施工部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態のクラッド溶接装置を適用した箇所を示す概略縦断面図。
【図２】図１のクラッド溶接装置付近を拡大して示す断面図。
【図３】本発明の実施の形態におけるクラッド溶接の手順を示すフロー図。
【図４】本発明の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図で、（ａ）はこの正面図、（ｂ）はこの側断面図、（ｃ）はこの上面図。
【図５】本発明の他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図で、（ａ）はこの正面図、（ｂ）はこの側断面図、（ｃ）はこの上面図。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図で、（ａ）はこの正面図、（ｂ）はこの側断面図、（ｃ）はこの上面図。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図で、（ａ）はこの正面図、（ｂ）はこの上面図。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接装置を適用した箇所を示す概略縦断面図。
【図９】図８のクラッド溶接装置付近を拡大して示す断面図。
【図１０】図８のクラッド溶接方法を示す施工図で、（ａ）はこの横断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ方向から見た縦断面図。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図、（ａ）はこの正面図、（ｂ）はこの側断面図、（ｃ）はこの上面図。
【図１２】本発明のさらに他の実施の形態のクラッド溶接方法を示す施工図で、（ａ）はこの正面図、（ｂ）はこの側断面図、（ｃ）はこの上面図。
【符号の説明】
【００７５】
１…構造物、２…溶接ヘッド、３…移動装置、４…レーザ発振器、６…レーザ光。
【図１】
2006218507.tif 000003
【図２】
2006218507.tif 000004
【図３】
2006218507.tif 000005
【図４】
2006218507.tif 000006
【図５】
2006218507.tif 000007
【図６】
2006218507.tif 000008
【図７】
2006218507.tif 000009
【図８】
2006218507.tif 000010
【図９】
2006218507.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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